大学物理实验报告答案(周岚)2

实验四十 单缝衍射的光强分布和缝宽的测定

【预习题】

1．什么叫夫琅和费衍射？用He-Ne激光作光源的实验装置(图)是否满足夫琅和费衍射条件，为什么？

答：夫琅和费衍射是平行光的衍射，即要求光源及接收屏到衍射屏的距离都是无限远。

右图所示的为用He-Ne激光作光源的实验装置，其中激光器为光源、单缝为衍射屏、接受屏C为衍射屏。因为He-Ne激光束具有良好的方向性(远场发散角为1毫弧度左右)，光束细锐，能量集中，

加之衍射狭缝宽度很小，故可看作平行光，即光源到单缝的距离为无限远。实验时将观察屏放置在距离单缝较远处，使Z远大于a，单缝到接受屏的距离亦可看作无限远。所以用He-Ne激光作光源的实验装置满足夫琅和费衍射条件。 【思考题】

1．当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹宽度将会怎样改变？如缝宽减半，又怎样改变？ 答：（1）当缝宽增加一倍时：

①衍射花样的光强的变化：

可以将宽度为2a的整个单缝看作两个宽度a，中心间距为a的双缝，其光强分布公式为：（参见姚启钧原著，《光学教程》第三版，P128）

sin2(I2a?A02?asin??asin?)sin22()2?asin?????4Icon() a2?asin??2??asin??sin()??????其中A0为缝宽为a时，狭缝在??0方向的合振幅。

由光强分布公式可知，当缝宽增加一倍时，光强是原来的

4con2(?asin?)倍，即光强增加。 ?②条纹宽度的变化：

当缝宽为a时：

中央主极大的宽度为： ?l主?2f'sin?10?2f'

a?次极大的条纹宽度为： ?l次?f'?a

当缝宽为2a时：

1??l主 2a21‘‘'?'?次极大的条纹宽度为： ?l?f?f??l次 次’2a2a1所以当缝宽增加一倍时，条纹宽度是原来的2倍。

’中央主极大的宽度为： ?‘l主?2f'sin?10?2f'?（2）当缝宽缝宽减半时：

①衍射花样的光强的变化：

当缝宽为时，可以将宽度为a的整个单缝看作两个宽度，中心间距为的双缝，其光强分布公式为：（参见姚启钧原著，《光学教程》第三版，P128） 光强分布公式为：

aasin??sin?asin2(2)sin22(2)?sin?2??2Ia?A02??4Icon() a2a??a?2?sin??sin???2sin2(2)??????????IaIa?

?asin?24con2()2?a其中A0为缝宽为时，狭缝在??0方向的合振幅。

21由光强分布公式可知，当缝宽减半时，光强是原来的

?asin?4con2()2?a2a2a2?倍，即光强减小。

②条纹宽度的变化：

当缝宽减半时：

‘'''中央主极大的宽度为： ?l?2fsin??2f10主?a,?2f'?a2?2?l主

‘'次极大的条纹宽度为： ?l次?f?a?f'’?a2‘?2?l次

所以当缝宽减半时，条纹宽度是原来的2倍。

实验四十一 光电效应法测普朗克常数

【预习题】

1．什么叫光电效应？

答：光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。

2．饱和光电流的大小与哪些因素有关？

答：入射光的频率只有超过某个临界频率时，才会有光电流产生。当入射光频率不变时，饱和光电流与入射光强成正比，此外还与此时的频率有关，频率越大，光电流越大。 【思考题】

1．为什么当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值？

答：实验中，存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无光照射时的电流），测得的电流实际上是包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分，所以当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值。

2．当加在光电管两极间的电压为零时，光电流却不为零，这是为什么？

答：当电子吸收了光子能量h?后，一部分消耗于电子的逸出功A，另一部分就转变为电子离开金属表面后的初始动能，正是由于有这样的一部分初始动能，光电子才得以到达阳极，形成光电流。 3．正向光电流和反向光电流的区别何在?

答：正向光电流是阴极光电池被光照射后产生。而反向光电流是

由阳极光电效应所引起的，因为制作过程中会有少量阴极材料溅射在阳极上。它们方向相反，但正向光电流要比反向电流大得多。

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